Kanavakokoonpanojen epäklassismin resurssiteoria

Kanavakokoonpanojen epäklassismin resurssiteoria

Lähdesolmu: 2936260

Beata Zjawin1, David Schmid1, Matty J. Hoban2,3ja Ana Belén Sainz1

1Kansainvälinen kvantitekniikan teorian keskus, Gdańskin yliopisto, Gdańsk, 80-309, Puola
2Cambridge Quantum Computing Ltd
3Quantinuum LLC

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Kun kaksi osapuolta, Alice ja Bob, jakavat korreloidut kvanttijärjestelmät ja Alice suorittaa paikallisia mittauksia, Alicen päivitetty kuvaus Bobin tilasta voi tarjota todisteita ei-klassisista korrelaatioista. Tätä Einsteinin, Podolskyn ja Rosenin (EPR) tunnetusti esittelemää yksinkertaista skenaariota voidaan muokata antamalla Bobille myös klassinen tai kvanttijärjestelmä syötteenä. Tässä tapauksessa Alice päivittää tietonsa kanavasta (eikä osavaltiosta) Bobin laboratoriossa. Tässä artikkelissa tarjoamme yhtenäisen viitekehyksen EPR-skenaarion erilaisten yleistysten epäklassismin tutkimiseen. Teemme sen käyttämällä resurssiteoriaa, jossa vapaat operaatiot ovat paikallisia operaatioita ja jaettua satunnaisuutta (LOSR). Johdamme puolimääräisen ohjelman EPR-resurssien ennakkotilausten tutkimiseen ja löydämme mahdollisia muunnoksia jälkimmäisten välillä. Lisäksi tutkimme muunnoksia kvanttiresurssien välillä sekä analyyttisesti että numeerisesti.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] John S Bell. "Einstein Podolsky Rosenin paradoksista". Physics Physique Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani ja Stephanie Wehner. "Kellon epäpaikallisuus". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[3] Albert Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen. "Voidaanko fyysisen todellisuuden kvanttimekaanista kuvausta pitää täydellisenä?". Physical Review 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[4] Erwin Schrödinger. "Keskustelu erillisten järjestelmien välisistä todennäköisyyssuhteista". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[5] Eric Gama Cavalcanti, Steve J Jones, Howard M Wiseman ja Margaret D Reid. "Kokeelliset kriteerit ohjaukselle ja Einstein-Podolsky-Rosenin paradoksi". Physical Review A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

[6] Howard M Wiseman, Steve James Jones ja Andrew C Doherty. "Ohjaus, sotkeutuminen, epäpaikallisuus ja Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksi". Physical Review Lets 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

[7] Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen ja Otfried Gühne. "Kvanttiohjaus". Reviews of Modern Physics 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

[8] Cyril Branciard, Eric G Cavalcanti, Stephen P Walborn, Valerio Scarani ja Howard M Wiseman. "Yksipuolinen laiteriippumaton kvanttiavaimen jakelu: turvallisuus, toteutettavuus ja yhteys ohjaukseen". Physical Review A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

[9] Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso ja Qiongyi He. "Moniosainen Gauss-ohjaus: yksiavioisuusrajoitukset ja kvanttisalaussovellukset". Phys. Rev. A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

[10] Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro ja SP Walborn. "Ketkeytymisen havaitseminen epäsymmetrisissä kvanttiverkoissa ja moniosaisessa kvanttiohjauksessa". Luontoviestintä 6, 1–6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

[11] Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn ja Daniel Cavalcanti. "w-tilan kokeellinen moniosainen takertuminen ja satunnaisuuden sertifiointi kvanttiohjausskenaariossa". Quantum Science and Technology 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

[12] Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk ja Antonio Acín. "Optimaalinen satunnaisuussertifikaatti kvanttiohjaus- ja valmistelu- ja mittausskenaarioissa". New Journal of Physics 17, 113010 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

[13] Yun Zhi Law, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani et ai. "Kvanttisatunnaisuuden uutto laitteiden eri karakterisointitasoille". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424028 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

[14] Ivan Šupić ja Matty J Hoban. "Itsetestaus EPR-ohjauksen kautta". New Journal of Physics 18, 075006 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

[15] Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C Jebaratnam ja AS Majumdar. "Yksipuolinen laiteriippumaton itsetestaus missä tahansa puhtaassa kahden kubitin sotkeutuneessa tilassa". Physical Review A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

[16] Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura ja Yueh-Nan Chen. "Ohjattavien kvanttikokoonpanojen ja sen sovellusten vankka itsetestaus laiteriippumattomassa kvanttisertifioinnissa". Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[17] Matthew F Pusey. "Negatiivisuus ja ohjaaminen: Vahvempi Peres-oletus". Physical Review A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

[18] Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués ja Daniel Cavalcanti. "Einstein-Podolsky-Rosen-ohjauksen kvantifiointi". Fyysinen katsastuskirjeet 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

[19] Marco Piani ja John Watrous. "Einstein-Podolsky-Rosen-ohjauksen välttämätön ja riittävä kvanttiinformaation karakterisointi". Fyysinen katsastuskirjeet 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

[20] Rodrigo Gallego ja Leandro Aolita. "Ohjauksen resurssiteoria". Physical Review X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

[21] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J Hoban ja Ana Belén Sainz. "Kvantifioiva EPR: resurssiteoria yhteisen syyn kokoonpanojen epäklassisuudesta". Quantum 7, 926 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

[22] Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal ja Robert W Spekkens. "Quantifying Bell: Resurssiteoria yhteisen syyn laatikoiden epäklassisuudesta". Quantum 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

[23] David Schmid, Thomas C Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén Sainz, Elie Wolfe ja Robert W Spekkens. "Ketkeytymisteorian ja epäpaikallisuuden vuorovaikutuksen ymmärtäminen: motivoi ja kehittää sotkeutumisteorian uutta haaraa" (2020). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194.
arXiv: 2004.09194

[24] David Schmid, Denis Rosset ja Francesco Buscemi. "Paikallisten toimintojen ja jaetun satunnaisuuden tyypistä riippumaton resurssiteoria". Quantum 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[25] Marco Piani. "Kanavan ohjaus". JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

[26] Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk ja Leandro Aolita. "Kaksipuolinen postkvanttiohjaus yleistetyissä skenaarioissa". Physical Review Letters 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

[27] Eric G Cavalcanti, Michael JW Hall ja Howard M Wiseman. "Ketkeytymisen varmistus ja ohjaus, kun liisiin ja bobiin ei voi luottaa". Physical Review A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

[28] Denis Rosset, David Schmid ja Francesco Buscemi. "Avaruuden kaltaisten erillisten resurssien tyypistä riippumaton karakterisointi". Physical Review Letters 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[29] Iman Marvian ja Robert W Spekkens. "Kuinka mitata johdonmukaisuutta: puhuttavien ja sanomattomien käsitteiden erottaminen". Physical Review A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

[30] Iman Marvian, Robert W Spekkens ja Paolo Zanardi. "Kvanttinopeusrajoitukset, koherenssi ja epäsymmetria". Physical Review A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

[31] Andreas Winter ja Dong Yang. "Operatiivisten resurssien koherenssiteoria". Fyysinen katsastuskirjeet 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[32] Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes ja Robert W Spekkens. "Termisen tasapainon ulkopuolella olevien kvanttitilojen resurssiteoria". Fyysinen katsastuskirjeet 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[33] Paul Skrzypczyk, Anthony J Short ja Sandu Popescu. "Työn erottaminen ja termodynamiikka yksittäisille kvanttijärjestelmille". Luontoviestintä 5, 1–8 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

[34] Dominik Janzing, Pawel Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss ja Th Beth. "Luotettavuuden ja alhaisten lämpötilojen termodynaamiset kustannukset: landauerin periaatteen ja toisen lain kiristyminen". International Journal of Theoretical Physics 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[35] Michał Horodecki ja Jonathan Oppenheim. "Kvantti- ja nanomittakaavan termodynamiikan perusrajoitukset". Luontoviestintä 4, 1–6 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[36] Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W Spekkens ja Nicole Yunger Halpern. "Termodynamiikan informaation epätasapainon resurssiteoria". Physics Reports 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[37] Zoë Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen ja Florian Mintert. "Atermaalisuuden ja kvanttiindusoitujen poikkeamien kvantifiointi klassisista fluktuaatiosuhteista". Entropia 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

[38] Michael A Nielsen. "Ehdot takertumismuunnosten luokalle". Physical Review Letters 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[39] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu ja Benjamin Schumacher. "Osittaisen sotkeutumisen keskittäminen paikallisten toimintojen kautta". Physical Review A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[40] Yuval Rishu Sanders ja Gilad Gour. "Tarvittavat olosuhteet takertumiskatalysaattoreille". Physical Review A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

[41] Francesco Buscemi. "Kaikki kietoutuvat kvanttitilat ovat ei-paikallisia". Fyysinen katsastuskirjeet 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[42] David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset ja Matty J Hoban. "Postquantum yhteisen syyn kanavat: resurssiteoria paikallisista toiminnoista ja yhteisestä sotkeutumisesta". Quantum 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

[43] Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu ja David Roberts. "Epäpaikalliset korrelaatiot informaatioteoreettisena resurssina". Fyysinen katsaus A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[44] Nicolas Brunner ja Paul Skrzypczyk. "Epäpaikallinen tislaus ja postkvanttiteoriat, joilla on triviaali kommunikaatiokompleksi". Physical Review letters 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

[45] Juudean helmi. "Kausaalisuus". Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[46] Christopher J Wood ja Robert W Spekkens. "Kvanttikorrelaatioiden syy-etsintäalgoritmien oppitunti: kellon epätasa-arvon rikkomusten kausaaliset selitykset vaativat hienosäätöä". New Journal of Physics 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[47] Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley ja Ana Belén Sainz. "Jälkikvanttiohjaus on kvanttia vahvempi resurssi tiedonkäsittelyssä". npj Quantum Information 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

[48] Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk ja Tamás Vértesi. "Postkvanttiohjaus". Fyysinen katsastuskirjeet 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

[49] Sandu Popescu ja Daniel Rohrlich. "Kvanttiepälokaliteetti aksioomina". Foundations of Physics 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[50] Nicolas Gisin. "Stokastinen kvanttidynamiikka ja suhteellisuusteoria". Helvetica Physica Acta 62, 363-371 (1989).
https: / / doi.org/ 10.5169 / seals-116034

[51] Lane P Hughston, Richard Jozsa ja William K Wootters. "Täydellinen luokitus kvanttiryhmistä, joilla on tietty tiheysmatriisi". Physics Letters A 183, 14–18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

[52] Michael A. Nielsen ja Isaac L. Chuang. "Kvanttilaskenta ja kvanttitiedot: 10-vuotisjuhlapainos". Cambridge University Press. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[53] David Schmid, Katja Ried ja Robert W. Spekkens. "Miksi alkuperäiset järjestelmä-ympäristökorrelaatiot eivät tarkoita täydellisen positiivisuuden epäonnistumista: syy-näkökulma." Phys. Rev. A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[54] Man-Duen Choi. "Täysin positiiviset lineaariset kartat monimutkaisissa matriiseissa". Lineaarinen algebra ja sen sovellukset 10, 285–290 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

[55] Andrzej Jamiołkowski. "Lineaariset muunnokset, jotka säilyttävät operaattoreiden jäljen ja positiivisen semidefiniteness". Reports on Mathematical Physics 3, 275–278 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

[56] Gus Gutoski ja John Watrous. "Kohti kvanttipelien yleistä teoriaa". Proceedings of the Thirty yhdeksännen vuotuisen ACM-symposiumin tietojenkäsittelyteoriasta. Sivu 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / +1250790.1250873

[57] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano ja Paolo Perinotti. "Kvanttiverkkojen teoreettinen kehys". Physical Review A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[58] Arthur hyvä. "Piilotetut muuttujat, yhteinen todennäköisyys ja kellon epäyhtälöt". Phys. Rev. Lett. 48, 291-295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[59] "Matlab". url: https://​/​www.mathworks.com/​.
https://​/​www.mathworks.com/​

[60] Michael Grant ja Stephen Boyd. "CVX: MATLAB-ohjelmisto kurinalaiseen kuperaan ohjelmointiin". url: http://​/​cvxr.com/​cvx.
http://cvxr.com/ cvx

[61] Michael Grant ja Stephen Boyd. "Kaaviototeutukset epätasaisille kuperaohjelmille". V. Blondel, S. Boyd ja H. Kimura, toimittajat, Recent Advances in Learning and Control. Sivut 95-110. Ohjaus- ja informaatiotieteiden luentomuistiinpanot. Springer-Verlag Limited (2008).

[62] Jos F Sturm. "Sedumi 1.02:n käyttäminen, Matlab-työkalupakki symmetristen kartioiden optimointiin". Optimointimenetelmät ja ohjelmistot 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / +10556789908805766

[63] Nathaniel Johnston. "QETLAB: MATLAB-työkalupakki kvanttisidoksissa". URL-osoite: http://​/​qetlab.com.
http://qetlab.com

[64] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban ja Ana Belén Sainz. koodi: beatazjawin/​Quantifying-EPR.
https://​/​github.com/​beatazjawin/​Quantifying-EPR

[65] Daniel Cavalcanti ja Paul Skrzypczyk. "Kvanttiohjaus: katsaus, jossa keskitytään puolimääräiseen ohjelmointiin". Reports on Progress in Physics 80, 024001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

[66] Miguel Navascués, Jelena Guryanova, Matty J Hoban ja Antonio Acín. "Lähes kvanttikorrelaatiot". Luontoviestintä 6, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

[67] Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter ja Marek Żukowski. "Tiedon kausaalisuus fyysisenä periaatteena". Nature 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[68] Miguel Navascués ja Harald Wunderlich. "Katsaus kvanttimallin ulkopuolelle". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[69] Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier ja Antonio Acín. "Paikallisen ortogonaalisuuden periaatteen tutkiminen". Physical Review A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

[70] Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier ja Ana Belén Sainz. "Kombinatorinen lähestymistapa ei-lokaliteettiin ja kontekstuaalisuuteen". Communications in Mathematical Physics 334, 533–628 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

[71] Joe Henson ja Ana Belén Sainz. "Makroskooppinen ei-kontekstuaalisuus melkein kvanttikorrelaatioiden periaatteena". Physical Review A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

[72] John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony ja Richard A Holt. "Ehdotettu kokeilu paikallisten piilomuuttujien teorioiden testaamiseksi". Physical Review Lets 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[73] Matty J Hoban ja Ana Belén Sainz. "Kanavapohjainen ohjauskehys, ei-paikallinen ja sen ulkopuolella". New Journal of Physics 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

[74] Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan ja Paweł Horodecki. "Multipartite channel assemblages" (2022). url: https://​/​arxiv.org/​pdf/​2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

[75] Miguel Navascués, Stefano Pironio ja Antonio Acín. "Kvanttikorrelaatioiden joukon rajoittaminen". Physical Review Letters 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

[76] Miguel Navascués, Stefano Pironio ja Antonio Acín. "Kvanttikorrelaatioiden joukkoa luonnehtivien puolimääräisten ohjelmien konvergentti hierarkia". New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[77] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann ja Reinhard F Werner. "Semikausaaliset operaatiot ovat puolilokalisoitavia". EPL (Europhysics Letters) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i2002-00579-4

Viitattu

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal